基于FactSage的Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度鋼的組織及力學性能

王英虎

(1. 成都先進金屬材料產業技術研究院股份有限公司， 四川 成都 610000；2. 海洋裝備用金屬材料及其應用國家重點實驗室， 遼寧 鞍山 114009；3. 北京科技大學 國家材料服役安全科學中心， 北京 100083)

由于節能環保的需要，汽車輕量化已經成為全世界汽車發展的潮流，有研究表明[1-2]，一輛汽車的自重每減少10%，它的燃油消耗可減少6%～8%，尾氣排放可降低5%～6%。汽車用鋼輕量化的方法主要有兩種：一種是通過采用提高鋼材的強塑性，減輕零部件尺寸厚度以達到輕量化效果[3-5]；另一種更有效的方法是在維持良好力學性能的基礎上降低鋼材的密度，開發出一種集低密度與良好強塑性于一身的鋼材。經研究發現，向鋼中添加一定量的Al、Mn和C等輕量化元素后，可使鋼材在保持良好強塑性的同時也具備低密度的特征[6]。通過添加高含量的輕量化元素可增大鋼材的晶格常數，并憑借其較低的原子質量降低材料的密度，這就是Fe-Mn-Al-C系低密度鋼開發研究的主要思路。對Fe-Mn-Al-C系低密度鋼成分開發的過程中，可以通過試驗與二元、三元相圖相結合的方法進行成分設計，但隨著合金元素組元數量與含量的增加，簡單的二元、三元相圖已經不能滿足新型低密度鋼材料開發的需求。目前，以相變熱力學為基礎的多元體系熱力學模擬計算軟件(如FactSage、JMatPro、Thermo-Calc和Pandat等)逐漸得到冶金與材料領域學者的認可與重視[7]。FactSage是由加拿大特利爾工業大學開發的FACT軟件和德國某公司的ChemSage軟件相融合，形成的一款綜合性熱力學計算軟件，被廣泛應用在材料科學、冶金、腐蝕等領域[8]。……